230 Chimie pour les étudiant.s en médecine ...
14.3 Propriétés caractéristiques des métaux alcalins
Les métaux alcalins constituent les éléments qui se trouvent dans la
colonne la plus à gauche du tableau périodique. La colonne en question, dans le tableau 1.5, est celle dont le chef de file est le lithium. Les
éléments qui sont incontournables en biologie sont le sodium (Na) et
le potassium (K). Et de fait, ces éléments sont de loin les métaux alcalins
les plus abondants dans la biosphère. Dans la plupart des cellules vivantes, le potassium est le cation soluble le plus abondant, tandis que le
sodium est le composant métallique maj oritaire de l'eau de mer (et du
sang). Ces deux métaux alcalins affichent des propriétés similaires. Ils
présentent tous deux une réactivité chimique notoire, ce qui fait qu'ils
s'oxydent rapidement à l'air en formant des oxydes. Dans l'eau, ils se
transforment en hydroxydes, à savoir des composés très alcalins, d'où
le qualificatif donné à ce groupe de métaux. La configuration électronique d'e tous ces éléments du groupe I est celle du gaz noble de la rangée précédente avec un électron supplémentaire dans l'orbitale s qui
suit. Ainsi, la configuration électronique du lithium est ls 2 2s 1 • À la suite
de la perte d'un électron, le lithium devient un cation monovalent, Li+,
dont la configuration ls2, isoélectronique d'un gaz noble, est extrêmement stable.
En solution, les ions des métaux alcalins sont hydratés par coordination. Six molécules d'eau sont impliquées, sauf pour le lithium dont
le nombre de coordination ne s'élève qu'à quatre. Ces molécules d'eau
sont ainsi disposées, autour des ions sodium et potassium, aux sommets d'un octaèdre (tableau 14.1). Fait insolite, le gabarit de l'ion hydraté
diminue au prorata de l'augmentation de la taille de l'ion. Des deux ions
sodium et potassium à l'état hydraté, c'est ce dernier qui présente le
rayon ionique le plus petit, de même que la plus faible énergie d'hydratation. Le gabarit d'un ion hydraté ainsi que la valeur de son énergie
d'hydratation sont des paramètres importants lorsqu'il s'agit de prendre
en considération la mobilité des ions au travers des membranes biologiques.
Question 14.3
(a) En se référant au tableau 1.5, dire si oui ou non le rubidium est
censé présenter un rayon ionique supérieur au potassium.
(b) Citer un facteur qui permettrait de justifier que des ions rubidium se substituent à des ions potassium.
14.4 Les métaux alcalino-terreux
Ces éléments se retrouvent dans la seconde colonne du tableau périodique (Groupe II). Dans ce groupe Il, on retrouve deux éléments important pour les organismes vivants, en l'occurrence le magnésium et le
calcium. Ces deux métaux se dissolvent dans l'eau en rendant lesdites
solutions alcalines. L'examen du rôle du calcium a été décrit dans le
14.3 Propriétés caractéristiques des métaux alcalins
Les métaux alcalins constituent les éléments qui se trouvent dans la
colonne la plus à gauche du tableau périodique. La colonne en question, dans le tableau 1.5, est celle dont le chef de file est le lithium. Les
éléments qui sont incontournables en biologie sont le sodium (Na) et
le potassium (K). Et de fait, ces éléments sont de loin les métaux alcalins
les plus abondants dans la biosphère. Dans la plupart des cellules vivantes, le potassium est le cation soluble le plus abondant, tandis que le
sodium est le composant métallique maj oritaire de l'eau de mer (et du
sang). Ces deux métaux alcalins affichent des propriétés similaires. Ils
présentent tous deux une réactivité chimique notoire, ce qui fait qu'ils
s'oxydent rapidement à l'air en formant des oxydes. Dans l'eau, ils se
transforment en hydroxydes, à savoir des composés très alcalins, d'où
le qualificatif donné à ce groupe de métaux. La configuration électronique d'e tous ces éléments du groupe I est celle du gaz noble de la rangée précédente avec un électron supplémentaire dans l'orbitale s qui
suit. Ainsi, la configuration électronique du lithium est ls 2 2s 1 • À la suite
de la perte d'un électron, le lithium devient un cation monovalent, Li+,
dont la configuration ls2, isoélectronique d'un gaz noble, est extrêmement stable.
En solution, les ions des métaux alcalins sont hydratés par coordination. Six molécules d'eau sont impliquées, sauf pour le lithium dont
le nombre de coordination ne s'élève qu'à quatre. Ces molécules d'eau
sont ainsi disposées, autour des ions sodium et potassium, aux sommets d'un octaèdre (tableau 14.1). Fait insolite, le gabarit de l'ion hydraté
diminue au prorata de l'augmentation de la taille de l'ion. Des deux ions
sodium et potassium à l'état hydraté, c'est ce dernier qui présente le
rayon ionique le plus petit, de même que la plus faible énergie d'hydratation. Le gabarit d'un ion hydraté ainsi que la valeur de son énergie
d'hydratation sont des paramètres importants lorsqu'il s'agit de prendre
en considération la mobilité des ions au travers des membranes biologiques.
Question 14.3
(a) En se référant au tableau 1.5, dire si oui ou non le rubidium est
censé présenter un rayon ionique supérieur au potassium.
(b) Citer un facteur qui permettrait de justifier que des ions rubidium se substituent à des ions potassium.
14.4 Les métaux alcalino-terreux
Ces éléments se retrouvent dans la seconde colonne du tableau périodique (Groupe II). Dans ce groupe Il, on retrouve deux éléments important pour les organismes vivants, en l'occurrence le magnésium et le
calcium. Ces deux métaux se dissolvent dans l'eau en rendant lesdites
solutions alcalines. L'examen du rôle du calcium a été décrit dans le